專利名稱：一種調(diào)距槳can總線螺距調(diào)節(jié)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種螺距調(diào)節(jié)裝置，特別涉及基于CAN總線通信的推進(jìn)器螺距調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明以使用螺距調(diào)節(jié)技術(shù)的推進(jìn)器為依托，推進(jìn)器在漿葉旋轉(zhuǎn)一周的過程中， 通過漿葉螺距角的周期性變化，不僅產(chǎn)生與槳軸平行的軸向推力，也能在側(cè)向產(chǎn)生推力。通過螺旋槳葉片螺距角的周期性變化，產(chǎn)生六個(gè)方向的推力。螺距角的周期性變化可以通過改變搖擺斜盤的角度，即控制與搖擺斜盤相連的三路液壓缸的位移來實(shí)現(xiàn)。工程上經(jīng)常采用CAN總線，RS485總線等進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，目前應(yīng)用十分廣泛的CAN總線其直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km，最高通信速率可達(dá)1Mbps，且擁有國(guó)際通用的通信協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以使螺旋槳在旋轉(zhuǎn)一周的過程中周期性的改變螺距角，從而使推進(jìn)器產(chǎn)生期望的推力的調(diào)距槳CAN總線螺距調(diào)節(jié)控制器。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的上位機(jī)與主控單片機(jī)通過串口連接，主控單片機(jī)與從控單片機(jī)之間通過CAN總線的方式進(jìn)行信號(hào)的傳輸，控單片機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換芯片連接到電液伺服閥上，從控單片機(jī)還與與光柵尺相連、接收光柵尺的反饋信號(hào)，所述反饋信號(hào)與單片機(jī)的控制信號(hào)在從控單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算出偏差量的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)電液伺服閥的控制；所述對(duì)電液伺服閥的控制是通過控制流量及方向來控制液壓缸的伸長(zhǎng)量，最終實(shí)現(xiàn)了螺距調(diào)節(jié)并形成了閉環(huán)。本發(fā)明還有這樣一些特點(diǎn)1、所述主控制芯片采用XC858CA，從控制芯片采用XE164FM。2、主控芯片和從控芯片中都集成了 MultiCAN模塊，CAN模塊中的CAN控制器與收發(fā)器相連，并連接到CAN總線上，CAN總線使用雙絞線作為傳輸媒介，主控芯片的CAN節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)從控芯片的CAN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。本發(fā)明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)通過CAN總線進(jìn)行遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸，通過改變輸出電流大小控制液壓缸的伸長(zhǎng)量，并且通過位移傳感器進(jìn)行位置反饋調(diào)節(jié)來保證系統(tǒng)的控制精度。本發(fā)明設(shè)計(jì)中主站控制信號(hào)通過CAN總線通信方式傳輸來實(shí)現(xiàn)對(duì)從站兩個(gè)推進(jìn)器的控制。這主要是因?yàn)閭鬏斁嚯x遠(yuǎn)，干擾較大。利用了 CAN總線傳輸速度快，傳輸距離遠(yuǎn)， 通用性強(qiáng)，抗干擾能力出眾等優(yōu)點(diǎn)，保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。本發(fā)明的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在1、采用英飛凌單片機(jī)作為控制芯片，主控制芯片采用XC858CA，從控制芯片采用 XE164FM，片內(nèi)資源豐富，充分利用了其上的捕捉單元和CAN模塊，并且其對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力比較強(qiáng)。
2、對(duì)于數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離通信，采用CAN總線標(biāo)準(zhǔn)，主控芯片和從控芯片中都集成了 MultiCAN模塊，CAN模塊中的CAN控制器與收發(fā)器相連，并連接到CAN總線上，CAN總線使用雙絞線作為傳輸媒介，主控芯片的CAN節(jié)點(diǎn)通過此種方式與兩個(gè)從控芯片的CAN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。3、利用位移傳感器構(gòu)成了位置反饋閉環(huán)系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的控制精度及響應(yīng)速度。在本發(fā)明中，使用光柵尺作為位移傳感器，光柵尺具有較高的精度，當(dāng)液壓缸的伸長(zhǎng)量發(fā)生變化時(shí)，光柵尺輸出的電壓信號(hào)以一定的形式發(fā)生變化，通過從控芯片的捕獲/比較模塊可以捕獲電壓信號(hào)，經(jīng)過處理后形成位移反饋信號(hào)，從而構(gòu)成位置反饋閉環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明中的控制信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。還通過位移傳感器進(jìn)行了位置反饋控制，提高了系統(tǒng)的控制精度以及反應(yīng)速度。因而本設(shè)計(jì)的研究對(duì)推進(jìn)裝置的改進(jìn)以及相關(guān)的控制器的設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用價(jià)值。


圖1推進(jìn)器螺距調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖；圖2推進(jìn)器螺距調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作時(shí)序圖；圖4數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊電路原理圖；圖5RS-232模塊電路原理圖；圖6CAN通信模塊原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明如下結(jié)合圖1，上位機(jī)通過串口與主控芯片Ul進(jìn)行通信，用來傳輸控制信號(hào)。其中主控芯片Ul為英飛凌XC858CA單片機(jī)，從控制單片機(jī)U4、U6為英飛凌XE164FM單片機(jī)，CAN 驅(qū)動(dòng)端U2及接收端U3、TO采用TLE6250G芯片，D/A轉(zhuǎn)換芯片使用DAC0832LCN進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。D/A轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的模擬電壓信號(hào)用來控制電液伺服閥，通過控制其流量及方向來控制液壓缸的伸長(zhǎng)量。使用光柵尺作為位移傳感器來進(jìn)行位置反饋。結(jié)合圖2，其中系統(tǒng)由主控制單元1產(chǎn)生控制指令，通過CAN總線傳輸方式控制兩個(gè)控制單元2和3的推進(jìn)器(分別安裝于潛器的前端和后端，傳輸距離較遠(yuǎn))。由于兩個(gè)推進(jìn)器工作原理及控制方式相同，以一個(gè)推進(jìn)器為例來設(shè)計(jì)。給出了推進(jìn)器部分的驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)。主控制單元1發(fā)出的控制指令通過CAN總線方式傳輸?shù)娇刂茊卧?，在從控制單元中進(jìn)行一定的處理后形成控制信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)裝置，控制電液伺服閥的開口和流量實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸的位置控制來實(shí)現(xiàn)了螺距調(diào)節(jié)。在此過程中利用線位移傳感器對(duì)液壓缸的伸長(zhǎng)量進(jìn)行反饋控制，反饋信號(hào)傳入從控制單元，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制。結(jié)合圖3，單片機(jī)復(fù)位后巧和尿云為高電平，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作時(shí)，先將巧片選信號(hào)置 0，低電平有效；再將_ (寫信號(hào))端置0，低電平有效；只有當(dāng)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元工作。在_ (寫信號(hào))置低之前先向數(shù)據(jù)總線送入數(shù)據(jù)，i云(寫信號(hào))置低保持住一段時(shí)間tw。當(dāng)_上升沿來臨時(shí)，再延時(shí)一段tCH時(shí)間將巧置高，這時(shí)DAC轉(zhuǎn)換完成。結(jié)合圖4，IOUTl接AD0P07CP的負(fù)極輸入端，I0UT2接地。VREF接5v電源，用于
4對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供電壓。RBF接AD0P07CP的輸出端，其輸出的數(shù)據(jù)接另一 AD0P07CP的負(fù)極輸入端，此輸出通過與兩個(gè)20k的電阻相連接入數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓輸入端。VREF(8腳) 外接參考電源，VDD(20腳)外接工作電源，CS(1腳)為片選信號(hào)，低電平有效，與單片機(jī)的 P0. 1相連；WRO腳)為寫信號(hào)端，低電平有效，與單片機(jī)的P0. 2相連；CS和WR共同用于控制，只有當(dāng)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，才能選中本芯片工作。在處于工作狀態(tài)時(shí)，送入數(shù)據(jù)，啟動(dòng) D/A轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生電壓范圍為-5v到+5v。結(jié)合圖5，圖中的R)(D(串行接收)和T)(D(串行發(fā)送)用于與單片機(jī)串口相連，在本系統(tǒng)中單片機(jī)的兩個(gè)串口都需要進(jìn)行信號(hào)傳輸。VCC(16腳)接電源電壓，與VDW2腳) 串聯(lián)C6電解電容，VDD端接正極；Cl+ (1腳)和Cl- (3腳)串聯(lián)C5電解電容，Cl+端接正極； C2+G腳)和C2-(5腳)串聯(lián)C4電解電容，C2+端接正極；GND(15腳)和VEE^腳)串聯(lián) C8電解電容，GND端接正極；圖中5針串口只用了與計(jì)算機(jī)相連的串行接口的3個(gè)引角，其中2引腳為串行發(fā)送，接MAX232的14引角，3引腳為串行接收，接MAX232的13引角，5引角接地，其余的引腳懸空，這樣就完成了 RS-232串行通訊端口的設(shè)計(jì)。結(jié)合圖6，本發(fā)明選用TLE6250G芯片作為CAN收發(fā)器來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通信單元，主控制單元XC858CA單片機(jī)的CAN模塊與收發(fā)器TLE6250G相連，兩個(gè)從控制單元XE164FM單片機(jī)也同樣與收發(fā)器TLE6250G相連，三個(gè)收發(fā)器均通過CANH和CANL連接到CAN總線上，CAN 總線選擇雙絞線的形式，匹配電阻選擇120歐姆。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)距槳CAN總線螺距調(diào)節(jié)控制器，其特征是上位機(jī)與主控單片機(jī)通過串口連接，主控單片機(jī)與從控單片機(jī)之間通過CAN總線的方式進(jìn)行信號(hào)的傳輸，控單片機(jī)通過D/A 轉(zhuǎn)換芯片連接到電液伺服閥上，從控單片機(jī)還與與光柵尺相連、接收光柵尺的反饋信號(hào)，所述反饋信號(hào)與單片機(jī)的控制信號(hào)在從控單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算出偏差量的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)電液伺服閥的控制；所述對(duì)電液伺服閥的控制是通過控制流量及方向來控制液壓缸的伸長(zhǎng)量，最終實(shí)現(xiàn)了螺距調(diào)節(jié)并形成了閉環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)距槳CAN總線螺距調(diào)節(jié)控制器，其特征是所述主控制芯片采用XC858CA，從控制芯片采用XE164FM。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種調(diào)距槳CAN總線螺距調(diào)節(jié)控制器，其特征是主控芯片和從控芯片中都集成了 MultiCAN模塊，CAN模塊中的CAN控制器與收發(fā)器相連，并連接到CAN總線上，CAN總線使用雙絞線作為傳輸媒介，主控芯片的CAN節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)從控芯片的CAN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種調(diào)距槳CAN總線螺距調(diào)節(jié)控制器。上位機(jī)與主控單片機(jī)通過串口連接，主控單片機(jī)與從控單片機(jī)之間通過CAN總線的方式進(jìn)行信號(hào)的傳輸，控單片機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換芯片連接到電液伺服閥上，從控單片機(jī)還與與光柵尺相連、接收光柵尺的反饋信號(hào)，所述反饋信號(hào)與單片機(jī)的控制信號(hào)在從控單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算出偏差量的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)電液伺服閥的控制；所述對(duì)電液伺服閥的控制是通過控制流量及方向來控制液壓缸的伸長(zhǎng)量，最終實(shí)現(xiàn)了螺距調(diào)節(jié)并形成了閉環(huán)。本發(fā)明中的控制信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。通過位移傳感器進(jìn)行了位置反饋控制，提高了系統(tǒng)的控制精度以及反應(yīng)速度。本發(fā)明對(duì)推進(jìn)裝置的改進(jìn)以及相關(guān)的控制器的設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102253666SQ201110096169
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者劉勝, 宋穎慧, 李冰, 杜春洋, 程垠鐘 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)